Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
ВВЕДЕНИЕ
Периодический закон Д.И. Менделеева является универсальным законом природы, фундаментом учения о веществе. Вот уже более века он служит неисчерпаемым источником научной информации, питающим как саму химию, так и многие другие области познания природы. Развитие науки о веществе после открытия Периодического закона не только не поколебало его основ, но наполнило новым содержанием, а также выявило - хоть и не до конца - его сложность и многосторонность.
Сейчас уже является аксиомой тот факт, что Периодический закон является отражением особенностей электронной структуры атомов, которые в силу квантово-механических закономерностей периодически воспроизводятся в зависимости от порядкового номера элемента. По этой причине систему правильнее было бы назвать Периодической системой атомов. При образовании простых веществ вследствие агрегирования одинаковых атомов, а также сложных веществ, представляющих собой продукт объединения различных атомов, возникают новые явления и появляются новые свойства вещества, также проявляющие периодичность, которая, по мере усложнения возникающих систем, приобретает все новые особенности. Отсюда вытекает, что характеристики элементов и их соединений можно подразделить на три уровня: общие, специфические и индивидуальные. Переход от одного уровня к другому происходит по мере усложнения атомных систем. Если, например, все атомы какой-то подгруппы Периодической системы непременно имеют одинаковую групповую валентность, то речь идет об их общей характеристике. Однотипные соединения элементов одной и той же подгруппы обладают целым рядом специфических свойств или характеристик (например, ярко выраженный основный характер оксидов и гидроксидов щелочных металлов). Наконец, отдельные соединения того или иного элемента могут обладать чисто индивидуальными свойствами, не имеющими аналогий ни с каким другим элементом данной подгруппы, например, способность ионов никеля образовывать характерное соединение с диметилглиоксимом.
Наложение характеристик разного уровня друг на друга по мере усложнения атомных систем приводит к всё более сложным, часто еще не объясненным, проявлениям периодичности, что непременно следует учитывать при сопоставлении элементов и их соединений в свете Периодического закона.
С этой точки зрения Периодическая система, являющаяся выражением Периодического закона, представляет собой исключительно сложную систему - совокупность отдельны связанных между собой элементов. В свою очередь, каждый элемент также является системой и т. д.
Вышесказанное приводит к тому, что проявления периодичности в свойствах элементов и их соединений весьма разнообразны. Наличие общих, специфических и индивидуальных особенностей веществ часто приводит к тому, что в различных сечениях системы на фоне более или менее явственно выраженной «главной» периодичности свойств имеют место многочисленные отклонения от монотонности, причем последние имеют часто регулярный характер, повторяясь от одного сечения системы к другому. Так, проявляются дополнительные виды периодичности - вторичная, внутренняя и др., которые иногда можно прогнозировать, и учет которых при интерпретации и предсказании свойств соединений совершенно необходим.
Одной из целей настоящего сборника является выявление и интерпретация подобного рода «тонкой структуры» Периодической системы, что приучит студентов отказаться от примитивной интерполяции и экстраполяции свойств в зависимости от атомного номера элемента, побуждая глубже вникать в закономерности периодичности.
Сборник состоит из четырех основных разделов, каждому из которых предпослано очень короткое вступление, ориентирующее читателя на важнейшие моменты, затрагиваемые в данном разделе. Внутри раздела задачи, как правило, рас положены в порядке возрастания их сложности, а также систематизированы по признаку их принадлежности к определенному кругу проблем. Некоторые задачи содержат обстоятельное изложение сути рассматриваемого вопроса, особенно в тех случаях, когда исходный фактический материал не отражен в обычной учебной литературе.